基于吉村折纸结构的翻转机器人设计与运动分析

作     者：谭康宁 张琦炜 何子瀚 梅栋 唐刚强 方虹斌 王延杰 TAN Kangning;ZHANG Qiwei;HE Zihan;MEI Dong;TANG Gangqiang;FANG Hongbin;WANG Yanjie

作者机构：河海大学机电工程学院常州213022 河海大学江苏省特种机器人技术重点实验室常州213022 复旦大学智能机器人研究院上海200433 复旦大学义乌研究院义乌322000 

基　　金：科技部“智能机器人”重点研发专项(2020YFB1312900) 国家自然科学基金(51975184)资助项目 

出 版 物：《机械工程学报》 (Journal of Mechanical Engineering)

年 卷 期：2025年第61卷第1期

页      码：101-113页

摘      要：折纸结构具有变形能力强和组装简易等优点,在软体机器人设计中有着广泛的应用前景。基于吉村折纸结构出色的弯曲变形性能,提出了一种多自由度翻转软体机器人。首先,设计了由气动肌肉和吉村折纸结构组成的气动折纸驱动器,通过分析驱动器的弯曲性能优化了气动肌肉节数。然后,基于模块化和集成化的设计理念,搭建了由双气动折纸胞体组成的翻转机器人样机。建立了机器人的运动学模型,并提出了二维平面坐标系下的翻转机器人轨迹规划理论,分析了直行、侧行、弓字和口字四种周期性运动步态以及直线、圆弧对应的插补运动轨迹。最后,实验测试结果表明,机器人具有良好的运动性能,在水平面内成功验证了四种基本运动步态和轨迹插补运动,其最大直行运动速度可达77.19 mm/s,且能实现在30°斜坡面上的单向翻转爬坡,并具备非连续及过渡表面运动能力。

主 题 词：折纸结构 气动肌肉 翻转机器人 运动分析 

学科分类：080202[080202] 08[工学] 0804[工学-材料学] 0802[工学-机械学] 

核心收录：

D　O　I：10.3901/JME.2025.01.101

馆 藏 号：203157372...